تحلیل عددی شمع های متکی بر نوک تحت بار جانبی

در مواردی همچون شمع های به کار رفته در سازه های فرا ساحل، اسکله های پهلوگیری و یا شمع هایی که تحت بار جانبی ناشی از فشار جانبی خاک در دیوار حائل قرار می گیرد، بایستی شمع را تحت بار جانبی تحلیل نمود. به منظور طراحی ایمن و اقتصادی شمع های به کار رفته در انواع سازه ها، عوامل متعددی بر رفتار و پاسخ تک شمع تحت بار جانبی تاثیرگذار می باشد. این موارد، به سه دسته: 1- هندسی (ابعاد و اندازه شمع، خاک و نحوه مش بندی) 2- مشخصات مصالح (مدول الاستیسیته خاک، چگالی خاک، مدول الاستیسیته شمع و ...) 3- مشخصات بار وارده (مقدار بار و نوع بار) تقسیم می شود. بررسی میزان تاثیر هر یک از این موارد بر پاسخ نهایی شمع، می تواند مهندسین را برای طراحی بهتر، راهنمایی کند. در این پایان نامه، با استفاده از روش عددی المان محدود سه بعدی، رفتار تک شمع تحت بارهای جانبی و نیز ترکیب بار قائم و جانبی، بررسی می شود و اثر برخی عوامل ذکر شده بر پاسخ شمع، تعیین می گردد. بدین منظور، اثر ترکیب بار جانبی و قائم بر جابجایی سر شمع، اثر شرایط تکیه گاهی نظیر گیرداری سر و نوک شمع بر رفتار شمع تحت بار جانبی و اثر طول شمع بر جابجایی جانبی سر شمع، بررسی گردید. همچنین، بررسی اثر بار جانبی بر ظرفیت باربری نوک شمع برای شمع با طول های مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر تراکم ماسه بر رفتار جانبی شمع، آنالیزهای فوق بر روی سه نوع ماسه با چگالی مختلف یعنی ماسه شل، ماسه با تراکم متوسط و ماسه متراکم، انجام پذیرفت. نتایج مدل سازی ها نشان داد که بار قائم بر پاسخ جانبی شمع و نیز بار جانبی بر جابه جایی های قائم شمع، اثرگذار هستند، بدین صورت که به ازای یک بار جانبی ثابت، با افزایش بار قائم، جابجایی جانبی سر شمع کاهش می یابد. همچنین، برای بار قائم ثابت، با افزایش بار جانبی، نشست شمع افزایش می یابد. مکانیزم گسیختگی و رفتار شمع، به طول مشخصه آن وابسته است. نقاط پایین تر از طول مشخصه شمع، نقشی در باربری جانبی ایفا نمی کند. طول مشخصه شمع در ماسه شل، با تراکم متوسط و متراکم به ترتیب، برابر با 10، 7,5 و 5 متر به دست آمد. نتایج نشان داد، به ازای بار جانبی ثابت، با افزایش طول شمع تا میزان طول مشخصه شمع، جابجایی جانبی سر شمع کاهش می یابد. شرایط تکیه گاهی نظیر گیرداری سر شمع، تاثیر به سزایی بر پاسخ جانبی شمع ها می گذارد. برای سر شمع گیردار، همان طور که انتظار می رود، جابجایی جانبی، کاهش می یابد. همچنین، با اعمال بار قائم برای شمع با سر گیردار، جابجایی سر شمع افزایش می یابد. نتیجه دیگری که در این پایان نامه به دست آمد، اثر مهم بار جانبی بر ظرفیت باربری نوک شمع می باشد. با اعمال بار جانبی، ظرفیت باربری نوک شمع افزایش می یابد. در مدل سازی فوق، اثر طول شمع بر ظرفیت باربری نیز بررسی شد و نتایج به دست آمده نشان داد که با بیشتر شدن طول شمع، ظرفیت باربری نوک شمع افزایش می یابد.